District Heating and Cooling: uma aplicação emblemática

Os sistemas de District Heating and Cooling têm forte implantação nos países do Norte da Europa, tais como a Dinamarca, Finlândia, Suécia, Letónia, entre outros. Nestes países, verifica- se uma penetração acima dos 50% destes sistemas no mercado do aquecimento. Contudo, as redes DHC representam ainda uma pequena fracção do mercado de aquecimento da UE. [5�]

O princípio por detrás destes é simples mas efectivo: a ligação dos edifícios através de uma rede canalizada de água quente, vapor ou água fria, com uma fonte de produção única e centralizada, que optimiza recursos energéticos geralmente de carácter local.

O objectivo primordial do DHC é o fornecimento de calor a baixas e médias temperaturas, para ser aplicado no aquecimento ambiente de espaços, em AQS e, ainda, em sistemas de ar condicionado. [3�]

Serviços de Energia Aplicados à Cogeração _{I 4�}4� Uma grande parte das redes DHC surge associada a instalações de Cogeração, sendo o calor recuperado nos processos de combustão que nelas ocorrem o que é posteriormente encaminhado para distribuição por via de sistemas deste tipo. [5�]

A Figura �.1� mostra o exemplo da rede DHC de uma grande cidade, dividida nos respectivos “distritos” ou zonas.

O princípio de funcionamento de uma rede deste tipo é o seguinte: o calor recuperado nos sistemas de Cogeração tem como finalidade aquecer um fluído (água adicionada de glicol, por exemplo) que é transportado, através de canalizações com um isolamento térmico extremamente poderoso, até às instalações de cada um dos clientes afectos à rede DHC. [39]

Assim, uma rede DHC tem a capacidade de satisfazer as necessidades térmicas de diversos tipos de clientes e instalações, em edifícios residenciais, públicos e de comércio, bem como em indústrias com necessidades de calor a baixa temperatura. [5�]

Em cada cliente, existe um permutador de calor que serve como interface entre a rede DHC e a sua instalação. Isto é, a rede DHC constitui-se como circuito primário, enquanto que o sistema de AQS e de aquecimento central da instalação funcionam como circuitos secundários, não existindo mistura dos fluidos de ambos os circuitos, mas apenas troca de calor. [39]

Por outro lado, quando as necessidades são de arrefecimento, uma rede DHC toma vantagem a um sistema tradicional, por via da conversão do calor transportado em frio, na instalação de cada cliente, através de chillers de absorção. [3�]

A Figura 2.13 ilustra uma configuração frequente de uma rede DHC, na qual é perceptível o princípio de funcionamento.

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Geralmente, a decisão de recorrer a uma instalação de Cogeração para fornecer calor a uma rede DHC recai sobre factores de ordem técnica, relacionados com as cargas térmicas envolvidas, e económica, associados ao custo e disponibilidade do combustível e à oportunidade de obter uma remuneração proveitosa pela electricidade produzida. Contudo, a densidade populacional da zona em causa é também um factor de extrema importância. As redes DHC dependem da concentração das necessidades térmicas numa área relativamente limitada. É fundamental minimizar as distâncias de transporte do calor, para evitar perdas e para conter os custos de implementação que, por norma, são elevados.

A alternativa DHC surge como uma opção cada vez mais viável, relativamente aos tradicionais sistemas de climatização eléctricos ou a gás. Pela elevada eficiência da Cogeração e pela utilização de resíduos que, de outra forma, seriam desaproveitados e teriam um custo de tratamento, este tipo de sistemas atinge eficiências que podem chegar a valores 10 vezes superiores aos de sistemas de aquecimento tradicionais, baseados em electricidade. [3�]

As redes DHC, por via dos sistemas de Cogeração que as apoiam, usam em grande parte recursos renováveis, tais como a biomassa e geotermia, e também resíduos industriais ou urbanos. [5�]

A importância de utilizar combustíveis renováveis é incontornável. Há, ainda, muito pouco conhecimento relativamente ao facto de os sistemas DHC estarem já maioritariamente associados a centrais de Cogeração alimentadas com resíduos urbanos, resíduos de madeira e outros tipos de biomassa, como pellets ou estilhas de madeira. Existem protótipos de centrais que, num futuro próximo, converterão biomassa proveniente de culturas energéticas em electricidade e calor de baixa temperatura, para fornecer redes DHC. [5�]

Globalmente, estima-se que as redes DHC associadas a sistemas de Cogeração reduzam as emissões de GEE em cerca de 4%, correspondendo a aproximadamente 890 Mt. Na UE, um estudo da entidade Euroheat &Power determinou que, sem os actuais sistemas DHC em conjunto com Cogeração, as emissões de GEE seriam 6% superiores às verificadas actualmente. [53]

Actualmente, nos países em que a Cogeração se encontra já com um grau de implementação superior, no que diz respeito à climatização dos edifícios, assiste-se a uma disputa entre os que defendem soluções de Micro-cogeração, em cada edifício, e os que promovem as redes DHC baseadas numa central de Cogeração de maior dimensão. [52] Constituem-se como duas soluções válidas e, apesar da diferença de conceitos, ambas são eficientes.

Num futuro próximo, as redes de DHC enfrentarão alguns importantes desafios. Por um lado, a superior eficiência energética dos novos edifícios traduz-se numa diminuição das suas necessidades de calor, o que poderá resultar num aumento dos custos de distribuição. O aumento da

Serviços de Energia Aplicados à Cogeração _{I 4�}4� performance térmica das novas construções e a sua implantação entre os edifícios convencionais, resultará na constituição de áreas populacionais altamente povoadas mas com características, em termos de necessidades térmicas, semelhantes a áreas de baixa densidade populacional. Por outro, o recurso individual a recursos renováveis, nomeadamente, à energia solar térmica poderá fazer sobressair as diferenças entre as cargas térmicas de Verão e de Inverno, proporcionando regimes de funcionamento bastante díspares às centrais de Cogeração associadas às redes DHC. [50]